項(xiàng)目教學(xué)法在電力電子技術(shù)課堂教學(xué)中的應(yīng)用

【摘要】針對(duì)“電力電子技術(shù)”課堂教學(xué)內(nèi)容和考核方法中存在的不足，以卓越工程師計(jì)劃為出發(fā)點(diǎn)，將項(xiàng)目教學(xué)法引入課堂教學(xué)中，從完善項(xiàng)目類別、調(diào)整知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)、豐富教學(xué)考核內(nèi)容方面進(jìn)行了研究。實(shí)踐證明，課堂教學(xué)采用項(xiàng)目教學(xué)法，并結(jié)合實(shí)踐實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生工程能力訓(xùn)練、明顯提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù) 卓越計(jì)劃 項(xiàng)目教學(xué)法 課堂改革

【基金項(xiàng)目】2011年安徽省省級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，項(xiàng)目編號(hào)：2011289；2012年安徽省省級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目“自動(dòng)化專業(yè)綜合改革試點(diǎn)”，項(xiàng)目編號(hào)：2012zy071；2012年全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目“基于DSP2812的三相頻率電壓可調(diào)的小功率逆變電源的研究”，項(xiàng)目編號(hào)：201210375016。

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2014）11-0227-02

黃山學(xué)院坐落在風(fēng)景秀麗、文風(fēng)馥郁的安徽省黃山市，是一所綜合性的省屬普通應(yīng)用型本科院校。近年來(lái)，學(xué)校以轉(zhuǎn)變教育思想觀念為先導(dǎo)，把學(xué)生的工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力與工程創(chuàng)新能力作為培養(yǎng)核心，重構(gòu)課程體系和教學(xué)內(nèi)容，旨在全面提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。機(jī)電工程學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)對(duì)所含課程進(jìn)行綜合改革，在教學(xué)過(guò)程中要求突出工程能力訓(xùn)練，包括工程知識(shí)，工程實(shí)施，工程設(shè)計(jì)。

一、應(yīng)用型本科院校中電力電子技術(shù)課程的教學(xué)改革

隨著功率控制器件及控制策略的進(jìn)步，電力電子技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，社會(huì)對(duì)于該領(lǐng)域應(yīng)用型技術(shù)人員需求也會(huì)越來(lái)越大。在應(yīng)用型改革建設(shè)的背景之下，以省級(jí)“卓越工程師計(jì)劃”項(xiàng)目、“自動(dòng)化專業(yè)綜合改革試點(diǎn)”項(xiàng)目以及全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目為契機(jī)，將工程的案例分析和應(yīng)用設(shè)計(jì)引入到課程教學(xué)中，從工程技術(shù)方面灌輸知識(shí)，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的技術(shù)人員。

“電力電子技術(shù)”作為自動(dòng)化專業(yè)的必修課，是學(xué)生了解和掌握該領(lǐng)域技術(shù)的唯一窗口，為使學(xué)生能夠成為一名合格的應(yīng)用型技術(shù)人員，其課程需要向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變。

二、項(xiàng)目教學(xué)法在課堂教學(xué)的重要性

目前，電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域包括：鐵路電力機(jī)車牽引器，新能源汽車，航空電源，船舶推動(dòng)器，風(fēng)力電能，太陽(yáng)能發(fā)電，電網(wǎng)諧波治理，發(fā)電廠電氣變流等等。這些設(shè)備都由電源、開關(guān)器件、驅(qū)動(dòng)控制中心、負(fù)載組成，其基本原理涉及交流、直流電源之間的四類變流技術(shù)，但同時(shí)也涉及的其他領(lǐng)域的知識(shí)，具有跨學(xué)科性、跨章節(jié)性的特點(diǎn)。

電力電子技術(shù)教材的主要內(nèi)容一般會(huì)詳細(xì)介紹開關(guān)器件的工作原理與特性，四類變流技術(shù)的變換過(guò)程。然而，對(duì)于所要控制的被控對(duì)象特性，開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生，以及相應(yīng)的控制算法都沒(méi)有介紹。可以看出，書本知識(shí)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于項(xiàng)目本身所含知識(shí)量，且知識(shí)點(diǎn)之間是平行的，如圖1所示，無(wú)法形成一個(gè)知識(shí)系統(tǒng)。

結(jié)合本校學(xué)生的學(xué)習(xí)能力特點(diǎn)以及現(xiàn)有的教學(xué)設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)工程能力訓(xùn)練的目標(biāo)，將項(xiàng)目教學(xué)法引入電力電子技術(shù)課程教學(xué)過(guò)程。

項(xiàng)目教學(xué)法是一種開放性的教學(xué)方法，即學(xué)生在教師的指導(dǎo)下親自處理一個(gè)項(xiàng)目的全過(guò)程，在這一過(guò)程中學(xué)習(xí)掌握教學(xué)計(jì)劃內(nèi)的教學(xué)內(nèi)容，以“項(xiàng)目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”。一方面在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，完善實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與相關(guān)項(xiàng)目結(jié)合，完善工程實(shí)施和工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練要求；另一方面在課堂教學(xué)過(guò)程中引入電力電子的工程知識(shí)。

在項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施過(guò)程中，由于書本知識(shí)無(wú)法滿足要求，教師的知識(shí)引導(dǎo)起了關(guān)鍵作用，那么課堂教學(xué)的地位不能被忽略，反而提出了更高的要求。即課堂教學(xué)需要變換模式，教學(xué)方法需要重新設(shè)計(jì)。電力電子技術(shù)課堂的教學(xué)改革從教學(xué)內(nèi)容和考核方式進(jìn)行。

三、項(xiàng)目教學(xué)法的課堂內(nèi)容改革與考核方式改革

（一）現(xiàn)有項(xiàng)目的分析與完善

“基于DSP2812的三相頻率電壓可調(diào)的小功率逆變電源的研究”作為全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目。該逆變電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由幾個(gè)模塊組成，如圖2所示，分別為調(diào)壓器模塊、二極管整流橋模塊、PWM信號(hào)控制模塊、3路IGBT全橋模塊、電壓電流采樣模塊、濾波電路模塊。將這些模塊重新組合，結(jié)合四類變流技術(shù)與控制對(duì)象，形成新的擴(kuò)展項(xiàng)目，如圖2所示。

（二）課堂教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容改革

教學(xué)內(nèi)容按照完成項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程為順序，包括項(xiàng)目背景、設(shè)計(jì)要求、詳細(xì)方案、技術(shù)線路、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。將涉及到的知識(shí)點(diǎn)融入到整個(gè)過(guò)程中，并連貫成為一個(gè)系統(tǒng)，如圖3所示，以四個(gè)項(xiàng)目的控制對(duì)象所要達(dá)到的控制需求為出發(fā)點(diǎn)，確定引入那種變流技術(shù)，再分別進(jìn)行開關(guān)器件選型、原理介紹和PWM控制算法選擇，最后調(diào)整算法參數(shù)，比對(duì)實(shí)際效果與預(yù)期效果，使得實(shí)際效果接近預(yù)期效果。 （三）課堂教學(xué)的考核方式改革

傳統(tǒng)的課程考核方式為：平時(shí)成績(jī)10%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)20%，期末成績(jī)70%，這種考核方式無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生只是為了考試而看書；為此，采用新的考核方式：即過(guò)程參與考核方法，如圖4所示。分別為課程參與度評(píng)價(jià)（parti？鄄cipate）、系列的過(guò)程評(píng)價(jià)（series）、期末考核（final），簡(jiǎn)稱為PSF考核方式。這種方法著重考查學(xué)生在該門課程的參與程度，學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)效果。其中的仿真設(shè)計(jì)和論文撰寫以小組的形式進(jìn)行。

四、項(xiàng)目教學(xué)法在課堂教學(xué)的效果

將“項(xiàng)目教學(xué)法”引入電力電子技術(shù)課堂教學(xué)中，通過(guò)課堂教學(xué)內(nèi)容和考核方式改變，滿足應(yīng)用型課程改革建設(shè)的要求，將電力電子技術(shù)的項(xiàng)目應(yīng)用知識(shí)與書本知識(shí)相關(guān)聯(lián)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)習(xí)態(tài)度明顯提升，達(dá)到了工程能力訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神。同時(shí)，教師也需要不斷的學(xué)習(xí)，提高自己的專業(yè)水平能力，把握電力電子技術(shù)領(lǐng)域的前沿，最大化的發(fā)揮“教師引導(dǎo)作用”。

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作者簡(jiǎn)介：

陳佩軍（1982.09-），男，安徽黃山人，助教，研究方向：控制理論與控制工程。